- 陈培锋;钱壮林;吕暄;
高斯光束经过薄透镜后的变换是激光原理课程的重要内容,该内容有助于加强学生对激光光学系统设计的理解,但是由于课程缺少一般激光光束通过线性光学系统的变换过程,学生在拓展发散的学习过程中会产生疑问。本文推导了二阶矩定义下的一般激光束的腰斑直径、腰斑位置和远场发散角,通过一个由光线矩阵表示的线性光学系统后的变化规律。此外,本文采用q参数的方法进行光束参数变换的证明,证实了两种推导方法的一致性,有助于加强学生对激光光束的理解。可以预见,一般激光光束参量的变换理论可以应用于透镜组光束变换系统设计之中。
2025年06期 v.35;No.230 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张尚剑;付尔谷;郑皓文;吴胤锋;徐映;朱峻峰;张雅丽;顾晨;
物理光学课程致力于通过教学主体转换,推进以学为中心的教学模式。本文设计并实现了基于路径追踪和光线追踪算法的基础线偏振光学场景渲染器,对场景中的偏振光传播和交互进行高精度模拟,生成动态可视化的偏振光场效果。研究以实验与渲染“虚实结合”的方式,验证了渲染器对于偏振光菲涅耳反射在不同入射角下的仿真准确性,有效提升学生对偏振光学理论的理解和应用能力。该研究为物理光学和光学原理课程的教学实验提供了具备量化验证功能的新工具及可视化支持。
2025年06期 v.35;No.230 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 岳盈;赵霞;赵伟;韦先涛;王中平;张增明;
弹性力学是物理学与工程领域之间的重要接口,蕴含丰富的数学工具与物理概念,对学生夯实理论基础与提升实践能力具有重要意义。本文围绕梁的弯曲问题,从弹性力学基本方程的角度阐述了铁木辛柯梁理论的构建思路,并结合格林函数法与拉普拉斯变换求解了挠度方程。以干意大利面与3D打印支架构建的外伸梁为教学模型,通过计算挠度曲线并模拟应变场,与实验测量结果对比,验证了理论模型与数值方法的有效性。本研究将理论模型、数值计算、仿真模拟与实验测量深度融合,可为高校物理与工程类课程的实验教学提供一个启发性的教学案例。
2025年06期 v.35;No.230 24-29+34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1485K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 袁茂辉;黄黔豫;张轩浩;姜曼;韩凯;
在电磁波或光学类教材中,电磁场的波函数的时间因子通常写成负号。而在《大学物理》教材中关于波动与振动教学内容,由振动方程推导出波动方程时,其时间项通常表示为正号。笔者在教学过程中,常有学生提出此类疑问,因此有必要对时间项的正负号概念及物理意义进行讨论,从而更好地帮助学生理解其物理图像。本文从电场和磁场波动方程出发,给出其通解的物理意义和波动的相关概念,详细讨论了电磁波波函数中时间项正负号的物理内涵,在此基础上分析了在处理电磁波或者光学类问题时将波函数的时间因子表达为负号的现实考虑,澄清和解释了电磁波波函数通常表示为负号的疑问。
2025年06期 v.35;No.230 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1299K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李智强;张介秋;王伟宇;李磊;闫明宝;范琦;
本文研究探讨了大学物理课程与无线电通信相关专业课程之间的衔接问题。首先,梳理了热噪声研究的历史脉络,明确了噪声温度概念的起源,并给出了噪声温度的一般性定义。其次,以天线作为电磁波换能器为切入点,结合黑体辐射理论与基尔霍夫热辐射定律,推导了天线热噪声功率谱密度的定量表达式。在揭示天线热噪声物理机制的基础上,阐述了天线噪声温度概念的构建逻辑与物理内涵。教学实践表明,将上述思路融入教学,加深了学生对相关物理知识的理解。本研究旨在深化学生对大学物理课程中黑体辐射理论的理解,同时为无线电通信专业课程的教学提供参考,通过将基础物理理论延伸至无线电通信领域,体现了基础物理课程在课程体系中的桥梁作用,有助于培养学生的跨学科综合素养与创新性思维能力。
2025年06期 v.35;No.230 35-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1345K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 满天龙;周宏强;万玉红;
马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪是常用的光学系统,在光学干涉测量及干涉成像领域具有重要应用。面向具备实践创新能力的新工科专业人才培养要求,本文设计了基于马赫-曾德尔干涉仪的空气折射率测量实验。除向学生讲授基本的光学原理和概念外,还对其中涉及的数据处理和分析方法进行了介绍和讨论。本文旨在培养应用物理、光学、光电信息等专业本科生从光学系统构建、数据采集到数据分析完整过程的综合能力。通过引发学生对光学测量方法的核心原理、可实现的测量精度及其影响因素等内在问题进行深入思考的方式,进一步培养和开拓学生的创新能力。
2025年06期 v.35;No.230 41-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 宋立涛;何杰;王杰芳;
磁感线在许多磁场相关问题的分析中发挥着重要作用,以往文献关于磁感线可视化方法的讨论主要集中在“如何使磁感线上每一点的切线方向与该点的磁感应强度的方向一致”,而忽略了“如何使磁感线疏密程度反映磁场强弱”这一物理要求。本文基于Python编程语言,以圆电流磁场磁感线的可视化方法为例,具体介绍了如何使绘制出的磁感线满足“疏密程度反映磁场强弱”这一物理要求的取样方法和实现过程.该方法原理简单,通用性强。
2025年06期 v.35;No.230 47-51+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 郑华;张文超;王新刚;朱励霖;刘星泉;
张量是理论物理中非常重要的一个概念。转动惯量张量是本科课程中学生第一次接触张量这个概念。本文尝试通过对转动惯量张量教学内容的创新,对刚体转动惯量张量的教学内容进行重新编排,先计算刚体定点转动角动量,再引入矩阵形式,最后引进转动惯量张量、并矢的概念及其计算规则。让学生理解张量的引入是自然而然的,只是对问题描述数学形式的一种,但能带来方便。以此为切入点,为学生后续学习包含张量的理论打下坚实的基础,同时培养学生的创新思维。
2025年06期 v.35;No.230 52-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1277K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 肖新瑜;刘协权;倪新华;李牧;
利用碰撞恢复系数求解碰撞问题,相比习惯性的用能量守恒定律的求解过程,用碰撞恢复系数处理碰撞问题更具优势:线性方程结果唯一,计算更便捷,适用范围更广,弥补了能量守恒仅能求解完全弹性碰撞问题的局限;能解决质点与质点、质点与刚体、刚体与刚体之间的正碰撞和斜碰撞等各种碰撞问题;同时利用碰撞恢复系数还可以快速判断碰撞问题的命题合理性,对不合理命题进行修正。希望借助碰撞恢复系数,加深学生对碰撞过程的理解,对教师自主命题的合理性也起借鉴作用。
2025年06期 v.35;No.230 56-61+66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 师玉荣;王广星;钟以洋;顾永建;
重力场中陀螺仪的进动和章动的“反直觉”现象令人惊奇,但是借助直角坐标系的近似推导只能解释进动不能解释章动现象,不能给普通物理力学阶段学生满意的解答。本文推导了球坐标系下角动量定理的形式,并应用其对陀螺仪的进动和章动进行了动力学分析,并借助数值模拟手段给出了陀螺仪运动的几个运动量的关系图,给学生清晰的动力学图像,让普通物理阶段的学生就可以理解陀螺仪的复杂运动,这种分析方法比理论力学的拉格朗日力学法分析理论思路更简单、更直观更易理解。
2025年06期 v.35;No.230 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1338K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 王晓萌;李静;王龙;王世燕;
为了解决大学物理实验教学中学生知识迁移能力不足、跨学科知识应用能力欠缺、科学思维不系统、创新意识薄弱的问题,结合近年来的教学实践和大学物理实验课程自身特点,本文提出了横向类比博通、纵向迁移深化的教学策略。类比迁移教学策略设计了包含相同或相近知识点的不同实验类比;相同或相似物理思想的不同实验类比;不同实验方法测量同一物理量的实验间横向类比;纵向分层次实验内容的设置;跨学科纵向实验内容拓展五个方面。通过类比迁移教学策略的实施,帮助学生主动建构知识体系,增强知识融会贯通、学以致用的能力,也培养了学生的批判创新意识。
2025年06期 v.35;No.230 67-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1679K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 刘秀敏;张娥;杨奔腾子;孙文梅;庞玉慧;李婧雪;
ETA物理认知模型从认知层面深入剖析了物理认知的规律,模型由11个具体认知步骤构成,划分为实验物理认知(E)、理论物理认知(T)、应用物理认知(A)三个认知阶段。ETA物理教学法以物理认知规律为核心,强调通过系统化的探究式学习,引导学生从观察物理现象出发,逐步构建理论框架并应用于实际问题,最终实现科学素养与创新能力的提升。本文以“光电效应爱因斯坦光子假设”教学为例,按照ETA物理认知模型和ETA物理教学法要求进行教学内容重构和教学,体现出完整的物理认知过程、完整的教学过程、完整的学习过程,更加清晰地理解了实验、理论、应用之间的关系,以及科学探索和技术应用之间的联系。
2025年06期 v.35;No.230 72-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1481K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 肖琳臻;窦韵洁;
工业设计工程技术基础类课程具有工科类课程的属性,目前的课程教学未能很好地与产品设计专业学生的特点和自身发展需求相匹配,存在较多的问题,需要对课程教学进行改革,以提升教学效果。文章通过分析工业设计工程技术基础类课程教学现状,总结课程教学中存在的问题。结合产品设计专业学生的特点,分析了中国古代机械的教学价值,将中国古代机械融入工业设计工程技术基础类课程教学中,有针对性地在教学内容、教学方法、教学案例等方面进行改革和实践。实践结果表明,所进行的教学改革提升了学生的学习热情,中国传统机械中所蕴含的设计思想和设计哲学为学生的学习和设计实践活动提供指导,有助于学生形成科学严谨的设计思维,并增强学生对中国传统文化的认同感和归属感,提升了文化自信。
2025年06期 v.35;No.230 80-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1375K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 黄丽;杨洁;
为培养“能打仗、打胜仗”的优秀军事人才,本文根据大学物理实验课程特点和军队院校学情,深入挖掘思政元素,结合军事应用,形成突出“军味”的大学物理实验课程思政设计。文章通过三线摆法测量刚体的转动惯量实验说明了教学实践方案,在实验背景引入武器原理激发兴趣,实验原理结合训练实际学以致用,实验操作融入军人品质锤炼意志,实验探究聚焦使命任务开拓创新。实践表明,结合军事应用的课程思政教学设计,提高了学员的学习兴趣,培养军政素质,对军队院校物理实验的教学具有参考和借鉴作用。
2025年06期 v.35;No.230 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 彭维红;刘小雨;敬雅文;王浩屹;张薇;
针对流体力学中韦伯数(We)、雷诺数(Re)等无量纲参数抽象难教的特点,以液滴润湿煤尘为工程载体,构建“思教融合、虚实相济、力美同行、创新创意、实践探索”五维式教学体系。剖析We-Re的物理意义,设计虚实协同实验,建立标度律模型,开展参数相关性分析,创新性引入科学诗画辅助理解,注重思教融合。教学实践显示,这种五维式教学体系可以促进教育教学理论的创新与发展,引导学生沉浸在理论创新、实践探索与诗情画意之中,激发学生的学习兴趣、提高学生的学习效果和培养学生的创新能力。
2025年06期 v.35;No.230 93-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2694K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 郑春华;高玲玲;薄鸟;陈静;赵旦;
课程是人才培养的基石,其建设直接关系到教学质量、教员成长和教学改革成效。军校大学物理课程紧扣新时代军事人才培养目标,立足军种特色育人定位,以岗位实战需求为导向,对“教学内容、演示实验、考核方式、第二课堂”等环节进行“军事+”赋能的系统改革。经过几轮教学实践,课程获批军队级精品课程,教员教战研战能力显著提升,学员理论基础、综合素质和创新能力同步进阶,逐步形成“知识输入-能力转化-战力输出”的育人闭环模式,推动人才培养与战场需求的有效衔接。
2025年06期 v.35;No.230 103-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1529K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ]
- 徐子晖;孙莹;袁秀良;安世海;
X射线衍射(XRD)分析是表征物质结构的基本手段,在材料、物理学、化学等相关学科的研究中不可或缺。相比于多晶,单晶在半导体、非线性光学、超导、拓扑绝缘体等前沿领域具有更重要的研究和应用价值,但是目前而言,大部分高校与研究机构所配备的X射线衍射仪都是通用型X射线衍射仪,在对单晶样品的测试中步骤较为复杂。本文使用Bruker D8 Advance型衍射仪对Si(001)单晶进行了X射线衍射实验,并对实验步骤与结果进行了阐述,为涉及X射线衍射实验的教学和科研工作提供参考。
2025年06期 v.35;No.230 133-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1380K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 吴平;张师平;万初斌;
实验数据处理与不确定度评定是大学物理实验教学培养学生科学素养与实践能力的关键环节,也是大学物理实验课程教学最具挑战性的难点之一。本文简要介绍了测量误差基本概念、分类及有效数字运用规则,误差处理中三种常用统计分布特征及其置信概率。详细介绍了基于国家标准GB/T 27418—2017的测量不确定度评定方法:包括测量模型、标准不确定度A、B类分量评定原理、合成标准不确定度计算及流程、间接测量量不确定度传递公式,以及t分布与扩展不确定度应用场景。
2025年06期 v.35;No.230 138-145+164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 贾睿哲;闫昊煜;于新荣;许峥;王振宇;李彤;刘伟;
针对传统光学虚拟仿真实验中三维光路可视化不足、操作自由度低等问题,以混合现实技术为载体,通过Unity引擎、Matlab算法及Holo Lens2混合现实硬件构建虚实融合实验场景,实现了光学实验的高自由度模拟与实时交互。系统开发严格遵循几何光学与波动光学理论,结合Unity引擎粒子系统与碰撞检测等模块,实现了光学现象真实模拟和沉浸式实验过程。此外,引入实验数据智能分析模块,通过误差溯源功能辅助学生定位实验误差来源并优化实验流程。以迈克耳孙干涉仪为例的开发实践表明,基于混合现实的光学虚拟仿真实验突破了传统仿真实验的单向操作限制,通过操作自由度拓展和视、听、触相结合的交互设计显著提升了学生对光学现象的理解深度与探索能力,具有较高的推广价值。
2025年06期 v.35;No.230 146-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 1820K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 黄燕华;陈煌辉;王金灿;陈锦赫;荣晓严;许嘉乐;余嘉敏;
基于Python的Matplotlib、Numpy和PyQt5库等,本文设计开发了杨氏双缝干涉和双缝衍射实验的仿真模拟平台。该仿真平台可以通过改变波长、缝宽、缝间距、缝屏距离、介质折射率等实验参数,实时呈现双缝干涉和双缝衍射所对应的光路、光谱、光强随参数的动态变化规律。另外,双缝干涉项目还进行了三基色复色光作为光源所形成的彩色光谱讨论,双缝衍射进行了缺级现象的特色讨论。平台还内嵌了GeoGebra制作的双缝干涉光路原理动画和SolidWorks制作的双缝衍射实验的三维动画,形象展示了双缝干涉的机理和双缝衍射的实验过程。本文的仿真平台有助于学生理解抽象的光学理论和公式,分析双缝干涉和双缝衍射的区别和联系,对波动光学的理论授课和实验授课起到很好的辅助教学作用。
2025年06期 v.35;No.230 154-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 2380K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 韩广兵;刘培权;于淑云;刘建强;孙尚倩;徐建强;
基于“两性一度”的要求,以创新实践能力培养为目的,设计一个综合实验项目,采用电弧熔炼法制备Sm_2Co_(17)基合金钢锭,机械破碎后用表面活性剂辅助高能球磨(SABM)方法制备纳米粉(薄片),利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计等分析手段对所制备的材料进行表征。通过对实验项目内容的“高阶性”和“创新性”设计,提高学生的学习兴趣,提升学生的基本实验技能,培养学生的创新思维能力和科研素养。
2025年06期 v.35;No.230 165-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1420K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 何爽;孙艳;高源;于丹;
为培养学生创新意识,锻炼其学以致用的能力,将物理实验教学中现有杨氏模量测定仪的基本结构与光学导轨结合,设计了一种可实现多种光学测量方法的杨氏弹性模量测量装置。基于此装置实现了用莫尔条纹法和单缝衍射法测量金属丝的杨氏弹性模量,实验现象明显,光路调节难度降低。实验结果分析表明与传统光杠杆法相比较,实验精确度明显提高,证明该实验装置具有良好的综合性和拓展性,后续可基于此装置开发更多测量方法,以丰富学习和研究内容。
2025年06期 v.35;No.230 170-175+182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王力;
电子顺磁共振技术是研究物质中未成对电子自旋状态,以及对物质结构和能量传递方式的重要手段。利用调制磁场和锁相放大器在教学用大华电子顺磁共振系统上的改造,获得一阶微分吸收信号,并利用NI LabVIEW软件平台实现信号的控制和采集,获得标准样品DPPH的弛豫时间和朗德尔因子大小。通过实验教学,使同学们对调制磁场和锁相放大器在磁学实验中微弱信号的处理技术应用上有了更直观的理解,提高了综合实验技能。
2025年06期 v.35;No.230 176-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1740K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 王浠丞;范居晟;张可欣;朱星潼;张图玖;董永钊;王雷;曾光辉;芮云军;
声波传播问题在物理学研究中十分普遍。“耳听为虚,眼见为实”,借助现代纹影显示技术将声波可视化,演示声音折射现象,验证折射定律。实验中,超声探头前安装菲涅耳声透镜,将球面波转化为平面波;透明气盒中充入二氧化碳,使之与盒外空气形成折射界面;利用驻波,强化声折射传播路径。对球面波发射后的折射波面并非“同心圆面”也进行了分析。为了演示声波的全反射,设计了水-盐水液体界面。这些都有益于学生理解声波传播以及惠更斯原理。
2025年06期 v.35;No.230 183-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 汤子涵;罗云荣;胡锦程;杨雨睿;
本文基于神经网络和广义互相关时延方法,结合麦克风阵列技术搭建了一套声源定位实验装置。该装置首先利用卡尔曼滤波对原始声音信号进行预处理,然后通过广义互相关时延算法提取麦克风间的时间差,最后采用单隐藏层神经网络构建时间差与二维坐标之间的映射关系来确定声源的位置。通过利用神经网络替代传统数学模型,既有效减弱了环境噪声、声速变化及设备延迟等系统性误差,又大幅降低了计算复杂度和内存需求。实验结果表明,该装置具有测量精度高、成本低,并能实时显示与记录测量数据等优点。
2025年06期 v.35;No.230 190-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 1753K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 侯仰龙;沈韩;陈文多;钱果裕;崔清;赵福利;
数字化教育背景下,“新工科”建设要求大学物理实验教学目标从传统知识传授转向科学素养、实践创新能力及工程思维的培养,然而当前教学通常放在一年级,侧重通识教育,新工科特色不足,学生面临理论准备不充分、学习效率不高以及自主学习能力欠缺等问题,难以满足“新工科”人才培养的需求。为此,研究探索并实践了一种“新工科”大学物理实验课程线上线下混合教学模式。该模式依托线上平台,通过教师录课视频、实验操作视频、交互式虚拟仿真实验和针对性预习测试,引导学生在课前完成知识储备;线下实验环节则聚焦规范操作、现象观察、数据采集与分析探究,显著提高了学生的实践操作能力和实验效率;通过共性实验和特色实验相结合的方式,有效拓展学生视野和学科交叉能力。实践结果表明,该模式成效显著,学生的预习效果、实验效率与数据分析能力均得到有效提升,其设计方案和实施流程为“新工科”背景下深化大学物理实验教学改革提供了可借鉴的路径。
2025年06期 v.35;No.230 200-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 崔皓晔;黄河鸿;纪子磊;冯赛;林怡雯;薄春卫;
近年来,声源定位装置在民用、工业与军事中得到了广泛应用。当前声源定位装置多为依靠程序算法实现,技术复杂且实现成本高,本文通过传统物理方法,运用双耳强度差与三角测量原理设计了一种基于双耳强度差的声源定位装置,主要由声音传感器、分光计与示波器组成。通过理论计算和实验测量分析给出该装置定位近场声源的相对误差在6%以内,精度优良,而且装置扩展性较好,可搭载电机驱动系统,具有成本低、可复制性强等优点。
2025年06期 v.35;No.230 208-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 1471K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ]
- 王树超;张安;张少鹤;石晓兰;
大中衔接课程不仅将中学物理与大学物理内容衔接起来,在某些环节还需有一定深度。有些知识点,对大学生已属难点,对数理基础更弱、知识储备更少的中学生而言,其难尤甚。这时,需要教师巧妙的设计例题,通过合适的引导、讲解、对比、归纳,帮助学生化解难点。本文以哈密顿量含时情形下波函数的演化为例,通过巧妙的例题设计,将错误解法与正确解法相对照,使学生深入领会引入编时算符的必要性,并自然引入了编时算符。最后给出了时间演化算符的归纳总结。
2025年06期 v.35;No.230 215-219+227页 [查看摘要][在线阅读][下载 1316K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 鲍成章;屠旭滨;郑琦;
新时代的教育呼吁创新型人才的培育,物理大中衔接作为深化物理创新型人才培育的重要环节不仅要关注知识的深化,更应关注综合素养的提升。基于国际青年物理学家锦标赛科研型竞赛的特色,以“认知-探究-实践-创新”为主线,整合多学科课程,打造理论与实践相结合的大中衔接物理系列课程群,以求在素养上更好地实现大中衔接,培育创新型人才。
2025年06期 v.35;No.230 220-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 1505K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 徐宝;吴鸿业;于悦;
理想Galton板模型的出口分布函数是一维扩散方程的解,可用后者检验出口分布函数的正确性。由于最大熵原理不考虑边界反弹效应,存在侧壁反弹时,从最大熵原理导出的出口分布函数不满足一维扩散方程。为了严格考虑侧壁反弹效应,可以采用周期折叠方案。得到的出口分布函数满足一维扩散方程。最大熵原理得到的出口分布函数是周期折叠方案的零级近似。采用Monte Carlo数值方法产生Galton板出口分布函数,比较两种方案对统计数据的表达能力,结果表明:对于存在侧壁反弹效应的出口分布函数,周期折叠方案的一级近似(三峰分布)比零级近似(最大熵原理得到的单峰分布)具有更好的表达能力。在保持Galton板宽度不变的前提下,随着钉板层数增大,出口分布函数从正态分布逐渐转变到均匀分布。以单峰分布为例,给出了确定转变点的方法。
2025年06期 v.35;No.230 228-233+239页 [查看摘要][在线阅读][下载 1388K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 邵云;
本文首先证明了质点的动能定理在直角坐标系和柱坐标系中的几个分式——分运动的动能定理式,以及相应的功的正交叠加法则;然后应用轴动量矩守恒的知识,给出了2024年江苏省物理高考第11题的常规解法,并作出题图中的夹角θ随斜绳长l的变化趋势图;最后应用所证得的柱坐标系中所谓的分运动的动能定理式,近似在中学物理知识的范畴内,逐步地推断出该试题的(B)、(A)、(D)选项均为错误的结论。本文既可以为大学力学相关内容提供有益的补充,又可以为大、中学物理教学提供参考。
2025年06期 v.35;No.230 234-239页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K] [下载次数：141 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ]
- 宋国锋;谢宁;蔡俊;王中平;张增明;
本文提出一种基于天然放射性核素的γ能谱实验教学方案,以替代传统人工放射源(如~(137)Cs、~(60)Co)。实验采用氧化镥中的~(176)Lu和氯化钾中的~(40)K作为天然γ射线源,分析表明实验使用的材料的放射性活度远低于国家标准规定的豁免放射源活度上限值,无辐射安全风险。使用NaI(Tl)闪烁体能谱仪采集能谱,分析了~(176)Lu(88keV、202keV、307keV)和~(40)K(1461keV)的能谱特征,完成多峰能量定标(线性相关系数>0.999),实验进一步测量分析了环境放射性本底能谱和铜片对γ射线的吸收特性,线性衰减系数测量准确(相对标准不确定度<5%),与理论值吻合。研究结果表明,天然放射性材料可有效支持γ能谱实验教学、拓展传统γ能谱实验的内容,也为无放射源资质的院校降低实验开设门槛、提供安全、经济的实验方案。
2025年06期 v.35;No.230 240-245页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 李梦源;李艳伟;
物理的启蒙与学习往往是从观察物质三态变化开始的,这其中蕴含着相变这一自然界的常见现象,同时相变也是热学相关课程的重点内容。为了让相变具象化,以辅助理解与对比理论结果,本文围绕相变,设计与开展了伊辛模型及水油二元溶液模型相变过程的蒙特卡罗模拟。以可视化的形式展示了相变过程中系统的演化,跟踪了体系能量、比热、磁化率等相关物理量在相变过程中随温度变化的依赖规律,并获得体系的相转变点进而绘制了相图。讨论了体系尺寸对相变过程及相关物理量的影响。本文提供了可供本科生和研究生形象、直观地理解相变的数值实验方法,有望激发学生学习、理解及深入挖掘相变物理的积极性。
2025年06期 v.35;No.230 246-251页 [查看摘要][在线阅读][下载 1486K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 张忠山;李瑶;杨海方;赵璇;蔡华;
微通道板是一种二维连续电子倍增电真空器件,对大多数荷电粒子、部分高能粒子和短波光具有一定的量子探测效率,因为在微光夜视、航空航天探测、核探测及大型科学仪器领域有着广泛的应用,是我国高端科学仪器关键核心部件,也是国家重大工程、战略性新兴产业与国防建设关键基础材料,其材料及制造优化和高性能化是国际研发热点。增益是微通道板的一个重要性能指标,增益的增加会改善信噪比或者探测效率;传统的微通道板在测试电压为800V的增益为2000～4000,而本文通过离子束刻蚀扩口微通道板在同样条件的增益为6020。因此,本文研究内容将为提高我国高端仪器质量,摆脱关键零部件长期受制于人的现状提供新机遇。
2025年06期 v.35;No.230 252-257+269页 [查看摘要][在线阅读][下载 1498K] [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 刘婷;黄映洲;蒲贤洁;陈果;徐玮婧;潘量;
声学超表面是声学功能材料方面的科学前沿研究。该文从现实需求出发引出声学超表面——气密装饰窗,并将气密装饰窗的研究开发设计成研究性实验。实验基于理论推导、有限元仿真软件COMSOL Multiphysics理论分析设计出气密装饰窗及其金属保持装置,开发了COMSOL建模及分析、保持装置的设计、气密装饰窗透射效果的测量等丰富的实验内容。在大学物理实验教学中引入气密装饰窗研究性实验,有效增强了实验的高阶性、创新性和挑战度,有利于培养新材料方面的拔尖创新人才,为提升学生的创新能力打下坚实基础。
2025年06期 v.35;No.230 258-263页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 朱红伟;林亨泽;曹海江;张新超;史庆藩;
本文利用周期性声子晶体实验平台,通过测试木柱、木柱-珍珠棉(EPE)复合体及珍珠棉空筒三种振子形式,结合四方排布与三角排布两种周期性排列结构,系统探究了不同参数对声子晶体带隙特性的影响。实验结果表明:四方排布木柱阵列相比三角排布显著扩宽带隙(BG1带宽1.2k Hz～0.7k Hz;BG2带宽1.6k Hz～0.9k Hz);木柱-珍珠棉复合振子通过耦合布拉格散射与局域共振,将高频带隙延展至8kHz(BG2带宽4.7k Hz),同时提升低频吸声效率20%。该实验在厘米级周期结构中实现1.3～8.0k Hz宽带噪声抑制,为交通及工业场景(如1～2k Hz机械噪声、2～6k Hz变压器噪声)的声子晶体降噪设计提供关键参数依据。另外,本文的实验设计还可以作为研究性实验的内容纳入大学物理实验教学,帮助学生深入理解带隙的概念以及物理在工程应用中的重要性。
2025年06期 v.35;No.230 264-269页 [查看摘要][在线阅读][下载 1409K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 曹海欧;葛亚明;
光纤网络较为复杂,存在二次回路标识耗时较长、CUP占用率较高的问题,本文提出基于云计算的智能变电站光纤二次回路标识方法。设定拓扑结构生成规则连通性约束函数,构建变电站光纤拓扑结构。根据拓扑结构,绘制变电站光纤有向图,应用云计算技术,进行光纤拓扑分布式划分。根据分布存储理念,获取各区域二次回路相应信息,生成智能变电站中光纤的标签。应用大规模图深化优先遍历算法优化标识方法中的遍历环节,完成光纤二次回路的标识过程。构建实验环节,实验结果表明:此方法的标识准确率较高,且可进一步降低二次回路标识耗时与CUP占用率。为智能变电站光纤网络管理提供了新的发展方向。
2025年06期 v.35;No.230 270-276页 [查看摘要][在线阅读][下载 1457K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ]